package org.oiue.tools.arrays;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.TreeMap;

/**
 *
 * ArrayUtil.java
 *
 * 数组操作工具
 * @author Guoxp Apr 7, 2013 4:03:49 PM
 *
 */
@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unused" })
public class ArrayUtil {
	
	/**
	 * 排序算法的分类如下： 1.插入排序（直接插入排序、折半插入排序、希尔排序）； 2.交换排序（冒泡泡排序、快速排序）； 3.选择排序（直接选择排序、堆排序）； 4.归并排序； 5.基数排序。
	 *
	 * 关于排序方法的选择： (1)若n较小(如n≤50)，可采用直接插入或直接选择排序。 (2)若文件初始状态基本有序(指正序)，则应选用直接插人、冒泡或随机的快速排序为宜； (3)若n较大，则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或归并排序。
	 *
	 */
	
	/**
	 * 交换数组中两元素
	 *
	 * @param ints 需要进行交换操作的数组
	 * @param x 数组中的位置1
	 * @param y 数组中的位置2
	 * @return 交换后的数组
	 */
	public static int[] swap(int[] ints, int x, int y) {
		int temp = ints[x];
		ints[x] = ints[y];
		ints[y] = temp;
		return ints;
	}
	
	/**
	 * 冒泡排序 方法：相邻两元素进行比较 性能：比较次数O(n^2),n^2/2；交换次数O(n^2),n^2/4
	 *
	 * @param source 需要进行排序操作的数组
	 * @return 排序后的数组
	 */
	public static int[] bubbleSort(int[] source) {
		for (int i = 1; i < source.length; i++) {
			for (int j = 0; j < i; j++) {
				if (source[j] > source[j + 1]) {
					swap(source, j, j + 1);
				}
			}
		}
		return source;
	}
	
	/**
	 * 直接选择排序法 方法：每一趟从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素， 顺序放在已排好序的数列的最后，直到全部待排序的数据元素排完。 性能：比较次数O(n^2),n^2/2 交换次数O(n),n 交换次数比冒泡排序少多了，由于交换所需CPU时间比比较所需的CUP时间多，所以选择排序比冒泡排序快。 但是N比较大时，比较所需的CPU时间占主要地位，所以这时的性能和冒泡排序差不太多，但毫无疑问肯定要快些。
	 *
	 *
	 * @param source 需要进行排序操作的数组
	 * @return 排序后的数组
	 */
	public static int[] selectSort(int[] source) {
		
		for (int i = 0; i < source.length; i++) {
			for (int j = i + 1; j < source.length; j++) {
				if (source[i] > source[j]) {
					swap(source, i, j);
				}
			}
		}
		return source;
	}
	
	/**
	 * 插入排序 方法：将一个记录插入到已排好序的有序表（有可能是空表）中,从而得到一个新的记录数增1的有序表。 性能：比较次数O(n^2),n^2/4 复制次数O(n),n^2/4 比较次数是前两者的一般，而复制所需的CPU时间较交换少，所以性能上比冒泡排序提高一倍多，而比选择排序也要快。
	 *
	 *
	 * @param source 需要进行排序操作的数组
	 * @return 排序后的数组
	 */
	public static int[] insertSort(int[] source) {
		
		for (int i = 1; i < source.length; i++) {
			for (int j = i; (j > 0) && (source[j] < source[j - 1]); j--) {
				swap(source, j, j - 1);
			}
		}
		return source;
	}
	
	/**
	 * 快速排序 快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略来把一个序列（list）分为两个子序列（sub-lists）。 步骤为： 1. 从数列中挑出一个元素，称为 "基准"（pivot）， 2. 重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面 （相同的数可以到任一边）。在这个分割之后，该基准是它的最后位置。这个称为分割（partition）操作。 3. 递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。 递回的最底部情形，是数列的大小是零或一，也就是永远都已经被排序好了 。虽然一直递回下去，但是这个算法总会结束，因为在每次的迭代（iteration）中，它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。
	 *
	 *
	 * @param source 需要进行排序操作的数组
	 * @return 排序后的数组
	 */
	public static int[] quickSort(int[] source) {
		return qsort(source, 0, source.length - 1);
	}
	
	/**
	 * 快速排序的具体实现，排正序
	 *
	 *
	 * @param source 需要进行排序操作的数组
	 * @param low 开始低位
	 * @param high 结束高位
	 * @return 排序后的数组
	 */
	private static int[] qsort(int source[], int low, int high) {
		int i, j, x;
		if (low < high) {
			i = low;
			j = high;
			x = source[i];
			while (i < j) {
				while (i < j && source[j] > x) {
					j--;
				}
				if (i < j) {
					source[i] = source[j];
					i++;
				}
				while (i < j && source[i] < x) {
					i++;
				}
				if (i < j) {
					source[j] = source[i];
					j--;
				}
			}
			source[i] = x;
			qsort(source, low, i - 1);
			qsort(source, i + 1, high);
		}
		return source;
	}
	
	// /////////////////////////////////////////////
	// 排序算法结束
	// ////////////////////////////////////////////
	/**
	 * 二分法查找 查找线性表必须是有序列表
	 *
	 *
	 * @param source 需要进行查找操作的数组
	 * @param key 需要查找的值
	 * @return 需要查找的值在数组中的位置，若未查到则返回-1
	 */
	public static int binarySearch(int[] source, int key) {
		int low = 0, high = source.length - 1, mid;
		while (low <= high) {
			mid = (low + high) >>> 1;
			if (key == source[mid]) {
				return mid;
			} else if (key < source[mid]) {
				high = mid - 1;
			} else {
				low = mid + 1;
			}
		}
		return -1;
	}
	
	/**
	 * 反转数组
	 *
	 *
	 * @param source 需要进行反转操作的数组
	 * @return 反转后的数组
	 */
	public static int[] reverse(int[] source) {
		int length = source.length;
		int temp = 0;
		for (int i = 0; i < length >> 1; i++) {
			temp = source[i];
			source[i] = source[length - 1 - i];
			source[length - 1 - i] = temp;
		}
		return source;
	}
	
	/**
	 * 在当前位置插入一个元素,数组中原有元素向后移动; 如果插入位置超出原数组，则抛IllegalArgumentException异常
	 *
	 * @param array 数组
	 * @param index 下标
	 * @param insertNumber 插入数量
	 * @return 数组
	 */
	public static int[] insert(int[] array, int index, int insertNumber) {
		if (array == null || array.length == 0) {
			throw new IllegalArgumentException();
		}
		if (index - 1 > array.length || index <= 0) {
			throw new IllegalArgumentException();
		}
		int[] dest = new int[array.length + 1];
		System.arraycopy(array, 0, dest, 0, index - 1);
		dest[index - 1] = insertNumber;
		System.arraycopy(array, index - 1, dest, index, dest.length - index);
		return dest;
	}
	
	/**
	 * 整形数组中特定位置删除掉一个元素,数组中原有元素向前移动; 如果插入位置超出原数组，则抛IllegalArgumentException异常
	 *
	 * @param array 数组
	 * @param index 下标
	 * @return 数组
	 */
	public static int[] remove(int[] array, int index) {
		if (array == null || array.length == 0) {
			throw new IllegalArgumentException();
		}
		if (index > array.length || index <= 0) {
			throw new IllegalArgumentException();
		}
		int[] dest = new int[array.length - 1];
		System.arraycopy(array, 0, dest, 0, index - 1);
		System.arraycopy(array, index, dest, index - 1, array.length - index);
		return dest;
	}
	
	/**
	 * 2个数组合并，形成一个新的数组
	 *
	 * @param array1 数组
	 * @param array2 数组
	 * @return 数组
	 */
	public static int[] merge(int[] array1, int[] array2) {
		int[] dest = new int[array1.length + array2.length];
		System.arraycopy(array1, 0, dest, 0, array1.length);
		System.arraycopy(array2, 0, dest, array1.length, array2.length);
		return dest;
	}
	
	/**
	 * 数组中有n个数据，要将它们顺序循环向后移动k位， 即前面的元素向后移动k位，后面的元素则循环向前移k位， 例如，0、1、2、3、4循环移动3位后为2、3、4、0、1。
	 *
	 * @param array 数组
	 * @param offset 位数
	 * @return 操作后的数组
	 */
	public static int[] offsetArray(int[] array, int offset) {
		int length = array.length;
		int moveLength = length - offset;
		int[] temp = Arrays.copyOfRange(array, moveLength, length);
		System.arraycopy(array, 0, array, offset, moveLength);
		System.arraycopy(temp, 0, array, 0, offset);
		return array;
	}
	
	/**
	 * 随机打乱一个数组
	 *
	 * @param list 打乱集合
	 * @return 集合
	 */
	public static List shuffle(List list) {
		java.util.Collections.shuffle(list);
		return list;
	}
	
	/**
	 * 随机打乱一个数组
	 *
	 * @param array 数组
	 * @return 打乱后的数组
	 */
	public int[] shuffle(int[] array) {
		Random random = new Random();
		for (int index = array.length - 1; index >= 0; index--) {
			// 从0到index处之间随机取一个值，跟index处的元素交换
			exchange(array, random.nextInt(index + 1), index);
		}
		return array;
	}
	
	// 交换位置
	private void exchange(int[] array, int p1, int p2) {
		int temp = array[p1];
		array[p1] = array[p2];
		array[p2] = temp;
	}
	
	/**
	 * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉
	 *
	 * @param a ：已排好序的数组a
	 * @param b ：已排好序的数组b
	 * @return 合并后的排序数组
	 */
	private static List<Integer> mergeByList(int[] a, int[] b) {
		// 用于返回的新数组，长度可能不为a,b数组之和，因为可能有重复的数字需要去掉
		List<Integer> c = new ArrayList<Integer>();
		// a数组下标
		int aIndex = 0;
		// b数组下标
		int bIndex = 0;
		// 对a、b两数组的值进行比较，并将小的值加到c，并将该数组下标+1，
		// 如果相等，则将其任意一个加到c，两数组下标均+1
		// 如果下标超出该数组长度，则退出循环
		while (true) {
			if (aIndex > a.length - 1 || bIndex > b.length - 1) {
				break;
			}
			if (a[aIndex] < b[bIndex]) {
				c.add(a[aIndex]);
				aIndex++;
			} else if (a[aIndex] > b[bIndex]) {
				c.add(b[bIndex]);
				bIndex++;
			} else {
				c.add(a[aIndex]);
				aIndex++;
				bIndex++;
			}
		}
		// 将没有超出数组下标的数组其余全部加到数组c中
		// 如果a数组还有数字没有处理
		if (aIndex <= a.length - 1) {
			for (int i = aIndex; i <= a.length - 1; i++) {
				c.add(a[i]);
			}
			// 如果b数组中还有数字没有处理
		} else if (bIndex <= b.length - 1) {
			for (int i = bIndex; i <= b.length - 1; i++) {
				c.add(b[i]);
			}
		}
		return c;
	}
	
	/**
	 * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉
	 *
	 * @param a :已排好序的数组a
	 * @param b :已排好序的数组b
	 * @return 合并后的排序数组,返回数组的长度=a.length + b.length,不足部分补0
	 */
	private static int[] mergeByArray(int[] a, int[] b) {
		int[] c = new int[a.length + b.length];
		
		int i = 0, j = 0, k = 0;
		
		while (i < a.length && j < b.length) {
			if (a[i] <= b[j]) {
				if (a[i] == b[j]) {
					j++;
				} else {
					c[k] = a[i];
					i++;
					k++;
				}
			} else {
				c[k] = b[j];
				j++;
				k++;
			}
		}
		while (i < a.length) {
			c[k] = a[i];
			k++;
			i++;
		}
		while (j < b.length) {
			c[k] = b[j];
			j++;
			k++;
		}
		return c;
	}
	
	/**
	 * 对两个有序数组进行合并,并将重复的数字将其去掉
	 *
	 * @param a ：可以是没有排序的数组
	 * @param b ：可以是没有排序的数组
	 * @return 合并后的排序数组 打印时可以这样： Map<Integer,Integer> map=sortByTreeMap(a,b); Iterator iterator = map.entrySet().iterator(); while (iterator.hasNext()) { Map.Entry mapentry = (Map.Entry)iterator.next(); System.out.print(mapentry.getValue()+" "); }
	 */
	private static Map<Integer, Integer> mergeByTreeMap(int[] a, int[] b) {
		Map<Integer, Integer> map = new TreeMap<Integer, Integer>();
		for (int i = 0; i < a.length; i++) {
			map.put(a[i], a[i]);
		}
		for (int i = 0; i < b.length; i++) {
			map.put(b[i], b[i]);
		}
		return map;
	}
	
	/**
	 * 在控制台打印数组，之间用逗号隔开,调试时用
	 * @param array 数组
	 * @return 转换
	 */
	public static String print(int[] array) {
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			sb.append("," + array[i]);
		}
		// System.out.println(sb.toString().substring(1));
		return sb.toString().substring(1);
	}
	
	/**
	 * 查找个数
	 * @param s 原始对象
	 * @param value 查找值
	 * @param index 起始下标
	 * @return 次数
	 */
	public static int searchOf(byte[] s, byte value, int index) {
		int rtn = -0;
		if (s != null)
			for (int i = index; i < s.length; i++) {
				if (value == s[i]) {
					rtn++;
				}
			}
		
		return rtn;
	}
	
	/**
	 * 首次出现的位置
	 * @param s 原始对象
	 * @param value 查找值
	 * @param index 起始下标
	 * @return 位置
	 */
	public static int indexOf(byte[] s, byte value, int index) {
		int rtn = -1;
		if (s != null)
			for (int i = index; i < s.length; i++) {
				if (value == s[i]) {
					rtn = i;
					break;
				}
			}
		
		return rtn;
	}
	
	public static int indexOf(byte[] s, byte[] value, int index) {
		int rtn = -1;
		boolean start = false;
		if (s != null)
			for (int i = index; i < s.length; i++) {
				if (value[0] == s[i]) {
					rtn = i;
					break;
				}
			}
		
		return rtn;
	}
}